3D生物打印机要上国际空间站 太空科幻医学场景有望成为现实

据《电气和电子工程师协会(IEEE)光谱》杂志近日报道，3D生物打印技术当前方兴未艾，研究人员已成功打印出人体皮肤碎片，但这项技术仍未进入临床阶段。相比之下，打印器官则是一项艰巨的任务，因为器官由多种细胞组成，并与血管和神经交织在一起。
而像阿列维(Allevi)这样的公司，正努力迎接这一挑战。该公司近日与太空制造(Made in Space)公司建立了新的合作伙伴关系，希望能在微重力环境下打印生物材料甚至器官，届时或能使太空生物医疗梦想照进现实。
    两公司拟将3D生物打印机送入太空
在前往火星的长途航行中，宇航员可能受到可怕的灼伤，还会沾染化学物质;在更遥远的未来，火星殖民者还可能患肝功能衰竭……如果能打印出一片新皮肤，或打印出替代器官，这将成为宇航员生命的“守护神”。但目前，人类的太空飞行能力和3D生物打印技术还远远无法实现上述场景。
3D生物打印用是专门的3D打印机，挤出生物材料和细胞，逐层构建组织。最近，Allevi公司设计了“零重力”(ZeroG)生物挤出机，能在微重力下打印生物材料。该公司与已有两台3D打印机被送上国际空间站的太空制造公司建立合作，这是迈向实现上述科幻医学场景的第一步。
Allevi公司首席执行官瑞奇·索洛萨诺说：“我们希望它成为即插即用设备，帮助宇航员更好地了解生物材料在太空中的表现。”
为打印出水凝胶等生物材料，零重力挤出机用一个活塞驱动注射器。技术的关键是对挤出后将立即粘在一起的材料进行管理——这些材料的每一层会与前一层粘合。
两家公司似乎都确信，他们可以在不久的将来将挤出机送到国际空间站。索洛萨诺说：“我们在生物材料方面拥有丰富的经验;而太空制造公司知道如何将物品送到太空。”
    太空中与地球上将同步实验并对比结果
一旦零重力挤出机集成到国际空间站的打印机内，将有几个更直接的应用。索洛萨诺表示，Allevi公司已经向世界各地的实验室分发了200多台打印机，希望这些用户能够提出科学实验，以便在国际空间站和地球上同时进行实验并比较结果。
关于生物材料在太空如何表现，有很多有趣的科学问题。索洛萨诺说，例如，研究人员可以调查骨骼如何形成，在缺乏重力时会怎样，这对于在太空中度过更长时间的宇航员来说是一个重要问题。
微重力还使生产某些在地球上无法制造的材料和产品成为可能，这些产品非常有用。太空制造公司正在国际空间站上试验制造光纤，默克制药公司正在培育可能对药物输送有用的晶体。
Allevi公司可以说服美国国家航空航天局(NASA)将挤出机带到国际空间站，也可以在国际空间站国家实验室研究人员的要求下发送。无论哪种方式，零重力挤出机都必须通过NASA的安全和验证检查。NASA需要评估所有材料和系统，以确保它们不会对宇航员的健康或国际空间站的操作构成威胁。
    最大的挑战是材料
就目前而言，在太空进行3D生物打印也面临诸多困难。
太空制造公司总裁兼首席执行官安德鲁·拉什解释，太空3D打印需要仔细控制挤出过程，“因为你不希望液滴飘走;还需要控制机器的工作温度;此外，微重力环境缺乏我们在地球上习以为常的对流，所以很难保持热部件热和冷部件冷。”
但太空生物打印面临的最大障碍可能是材料。虽然Allevi公司将水凝胶等生物材料送到国际空间站相对容易，但要获得批准发送填充这些水凝胶支架的人体细胞，将更加困难。索洛萨诺说：“我们需要弄清楚在国际空间站上处理细胞的限制是什么。”